ХХI век - это сегодня

Вот так выглядит вакуумная камера длиной 14 метров

Круглые отверстия в камере для подключения криовакуумных насосов. Здесь на 14 метров 16 насосов, режим работы поочерёдный 8 работает, 8 регенерируется.

К каждому насосу идёт 2-3 гелиевых компрессора мощностью в 2-3 кВт.

Для обеспечения вакуума насосы работают постоянно и жрут очень много электроэнергии. Вариант откачал и забыл - это не про вакуум. Такая железная дорога будет очень дорога в исполнении и очень дорога в эксплуатации.

Транспортная сеть, в которой будет значительно снижено сопротивление воздуха из-за пониженного давления.

Вагон (контейнер) - дешевый и универсальный. Герметичный, с магнитными вставками или полностью из магнитного материала. Способен выдерживать значительные перегрузки. Привод вагонов внешний, сверхпроводящий линейный двигатель бегущим магнитным полем перемещает контейнеры.

При торможении вагона обмотки включаются в режим генератора, и происходит рекуперация (возврат) электроэнергии. КПД системы при таком режиме заметно повышается. Более того, при необходимости увеличить запасы энергии на каком-либо из участков можно просто направить туда грузовые (балластные) "энергетические" вагоны, которые при торможении отдадут свою кинетическую энергию, превращая ее в электричество.

На участках погрузки/разгрузки контейнер ложится на ролики с электроприводом и датчиками давления. Каждый ролик приводится в движение по команде сортировочного компьютера и при обнаружении давления на ролик (то есть, наличия контейнера). В трубе ролик движется исключительно на магнитном подвесе, не прикасаясь к стенкам трубы.

Максимальная скорость не может превысить 8 км/сек (на Земле). Для других планет - скорость убегания (для Луны, например, 2.3 км/сек). При постройке профиля трассы придется учитывать собственное вращение планеты (ускорение Кориолиса).

Назначение: транспортировка почтовых контейнеров для "Линии доставки", насыпных грузов, жидкостей (нефти, воды), сжиженного газа, бытовых и промышленных отходов.

Возможно (но не обязательно) - перевозка пассажиров. Для этого потребуется вагон с системой стабилизации положения жилой капсулы на роликах или в жидкости.

Поддержание вакуума - датчики давления на всех участках, проход вагона служит поршнем, выдавливая воздух через обратные клапаны в трубе. По мере необходимости включаются стационарные насосы или проходит вагон с расплавленным металлом, активно поглощающим газы (геттерный насос). На "узловых" станциях жидкий металл в вагоне-насосе очищается от примесей и снова отправляется в рейс.

При постройке трубы под землей решается вопрос теплоизоляции - нет необходимости обогревать груз дополнительно.

Производительность транспортной системы достаточно велика - каждый вагон может идти "в хвост" предыдущему. При размерах вагона диаметром 1.5 и длиной 5 метров объем составит около 10 кубических метров. При расстоянии между вагонами 5 метров на километр пути придется 100 вагонов или 1000 тонн груза (для воды). При скорости 8 км/сек производительность системы достигнет восьми тысяч тонн в секунду, или 480 тысяч тонн в минуту, 28.8 миллионов тонн в час.

Очевидно, такого грузопотока у нас еще долго не будет, поэтому можно снижать скорость или увеличивать расстояние между вагонами. Себестоимость транспортировки (с учетом рекуперации) невелика. Целесообразным становится транспортировка не только сырья или грузов, но и воды (технической и питьевой), перевозка отходов к мусороперерабатывающим заводам.

Крупные заводы намного эффективнее мелких, и поэтому утилизация мусора становится экономически выгодной. Возможно, станет выгодным опреснение и глубокая переработка морской воды - извлечение растворенных солей и металлов. Более того, снижение стоимости транспортировки позволит строить комплексные заводы по переработке минерального сырья - получая металл, строительные материалы, редкоземельные элементы и другие продукты переработки в одном месте.

Высокая скорость движения контейнеров в трубе требует абсолютно прямолинейной трассы, поэтому, при необходимости, длина вагона-контейнера может быть увеличена для перевозки длинномерных грузов или больших объемов жидкости.

Полная автоматизация погрузочно-разгрузочных работ. Без участия человека идет загрузка контейнеров, транспортировка, текущий ремонт и диагностика трассы. Возможно - использование ремонтных роботов, способных работать в вакууме. Кроме всего прочего это позволит накопить опыт работы механизмов и киберсистем в безвоздушном простанстве.

Питание трассы - от сверхпроводящих линий электропередач. Источники энергии при этом могут быть в оптимальных местах - вдали от больших городов (для атомных станций) или в пустынях (для солнечных батарей). Энергосистема дороги служит задачам транспортировки энергии на большие расстояния без потерь и позволяет перенаправлять энергию туда, где это необходимо.

Единая энергосистема выравнивает пиковые нагрузки больших городов и промышленных предприятий. Энергоемкое производство можно уже не привязывать к источникам электроэнергии, и заводы по производству алюминия можно строить вдали от электростанций.

Туннели дороги - прекрасное место для размещения оптоволоконных линий связи. Помимо собственных нужд, оптоволокно можно использовать в качестве магистральных каналов для передачи информации.

Технология печати книг по требованию (print on demand) - распечатка книг с готовых файлов - уже доказала свою эффективность. Любое количество экземпляров просто печатаем под заказ, не расходуя понапрасну бумагу, энергию и ресурсы печатных машин.

Логично продолжить идею: печать под заказ мелкосерийных и штучных изделий на 3D-принтерах. Стоимость профессионального принтера или станка-автомата вряд ли упадет настолько, чтобы было выгодно установить его дома, а вот специальная мастерская всегда изготовит (используя уже готовые 3D-модели и файлы) необходимые детали.

Под эту технологию появятся и проектные бюро, способные разработать модели любого изделия. Библиотека моделей должна быть общедоступной - тогда себестоимость "клонированных" изделий будет сравнительно невелика.

Конечно же, это еще не полноценный дубликатор - но очень хорошее приближение к давней идее фантастов. Да и нет смысла дублировать все и всегда: при разумном подходе к проектированию механизмов значительную часть изделий (если не все) можно будет изготовить по требованию в ближайшей 3D-мастерской.

Конечно же, электронные схемы мы вряд ли сумеем печатать - зато корпуса, фурнитуру и массу предметов потребления сделать на принтере совершенно реально.

Технология 3D-печати легко поддается автоматизации, поэтому трудозатраты в такой мастерской будут сравнительно невелики. Экономически выгодно строить подобные мини-заводы вблизи крупных городов и транспортных узлов.

Строительство развитой сети Линии доставки позволит сократить транспортные расходы, и тогда вместо сотен и тысяч маленьких мастерских появятся крупные заводы-автоматы (или почти автоматы), позволяющие изготовить практически любое устройство, машину и механизм в единственном экземпляре без переналадки производства.

Индивидуальное и мелкосерийное производство на станках-автоматах станет основой промышленности нового века. Гарантированные и заранее оплаченные заказы позволят предприятиям избежать затрат на хранение и организацию сбыта готовой продукции.

Предзаказ исключает необходимость брать кредиты на производство больших партии товаров, сокращаются транспортные расходы - нет нужды везти готовые изделия, достаточно передать по Сети необходимые файлы в ближайший завод-автомат.

Производство по требованию экологично: ресурсы и сырье используются тогда (и только тогда), когда это действительно необходимо. Нет и не может быть нераспроданых изделий, зачастую отправляющихся на свалки только потому, что в продаже появилась новая модель с улучшенными характеристиками.

Модернизация и обновление функционала и внешнего вида изделий сводится к замене файла в библиотеке моделей и технологии производства. Впрочем, любители раритетов всегда могут выбрать в архиве программу создания уже устаревшего, но когда-либо созданного предмета.

И, наконец, промышленные дизайнеры и художники получают шанс на всемирное признание своих заслуг - функционально удобный и модный предмет будет почти мгновенно воссоздан в миллионах экземпляров.

Удешевление производства и сбыта - еще один шаг к изобилию.

Шаг к коммунизму.

В основе капитализма лежит извлечение прибыли. Не экология, не охрана труда, не забота о будущем - прибыль. Одна только прибыль.

Отсюда - гигантские свалки отходов, стремление делать красивые, модные вещи, быстро приходящие в негодность: капиталистам нужны постоянные рынки. Общество потребления нацелено на производство быстро устаревающих товаров и ускорение цикла переработки сырья сначала в товары, а затем - в горы мусора.

Изменим тенденцию: пусть производство освоит выпуск надежных и долговечных товаров. Нагрузка на экологию снизится, потребление природных ресурсов - сократится.

Резко уменьшится прибыль (высокое качество требует высоких затрат), и потому в современных условиях дешевый, но недолговечный товар заведомо выгодней. Конкуренция вышвырнет с рынка последних сторонников качества - свалки продолжат расти...

Вариантов немного. Можно резко поднять цены на природные ресурсы, и тогда предприниматель будут вынужден сократить потребление сырья и озаботиться вторичной переработкой отходов, можно ввести плату за утилизацию и тем самым сократить потребление и замедлить развитие рынка.

В любом варианте вырастут цены на потребительские товары и снизится уровень жизни.

Высокая стоимость новых товаров приведет к расширению вторичного рынка: дорогой автомобиль или телевизор выгодней перепродать другому владельцу, чем выбросить на свалку.

Развитие дешевой транспортной сети (Линии Доставки) и сети Интернет позволит легко и недорого найти новых владельцев для подержаных, но все еще качественных изделий, а прямые транзакции между электронными кошельками - избавиться от налогов.

Качество и долговечность станут необходимы - на вторичном рынке хороший товар стоит дороже - и потому конкурентоспособность добросовестных производителей повысится.

Конечно же, о какой-либо свободе рынка здесь говорить не приходится, подобное решение возможно только в условиях государственной монополии на сырьевые ресурсы и землю - и, значит, как минимум, необходим государственный социализм, пусть даже шведского или норвежского типа.

Если взглянуть на карту, идея моста через Берингов пролив очевидна: расстояние между двумя континентами не превышает ста километров.

Мост из Америки в Азию позволит значительно снизить расходы и сократить время транспортировки грузов.

Глубины в большей части пролива невелики, однако движение льдов представляет опасность для сооружений моста. Не забудем о том, что северная часть Тихого океана - сейсмоопасная зона, здесь регулярно происходят землетрясения и находится несколько действующих вулканов.

Недешево будет построить и подъездные дороги в условиях вечной мерзлоты. Соединить Транссибирскую магистраль с железнодорожной сетью США и Канады - задача отнюдь не простая.

И все же - оно того стоит.

Доставка грузов высокоскоростным транспортом на магнитном подвесе поддается практически полной автоматизации - а это значит, что накладные расходы будут сравнительно невелики. Вакуумная труба позволит резко увеличить скорость вагонов, исключая сопротивление воздуха из баланса расхода энергии.

Товаропоток из Юго-Восточной Азии и Китая в США, Канаду и Южную Америку гарантирует высокую загрузку новой магистрали. Сравнительно небольшая стоимость перевозок делает выгодной транспортировку сырья из стран Средней Азии и России. Даже пресную воду и кварцевый песок можно экспортировать в Калифорнию, получая взамен высокотехнологичное оборудование, электронику, станки и машины.

Технически задача строительства моста вполне разрешима - даже при нынешнем уровне технологий.

Мелководную часть пролива можно перегородить насыпной дамбой, и только в глубоком месте соорудить мост, полностью защищенный от воздействия ветра и холода. Не забудем о том, что потребуются специальные сорта стали с повышенной прочностью при низких температурах.

Источник энергии - сверхпроводящие линии передачи тока, идущие вдоль трассы, и электростанции, в том числе солнечные станции с подсветкой из космоса или гидроэлектростанции Дальнего Востока, Сибири, Канады

Чемпионом по количеству запасенной энергии на единицу массы по-прежнему остается супермаховик - изготовленный из волокнистых материалов ротор, вращающийся с высокой скоростью на магнитном подвесе.

Чем прочнее волокна ротора на разрыв, тем больше максимальная скорость вращения маховика и, соответственно, запас кинетической энергии в устройстве. Даже при использовании обычного стекловолокна удельный запас энергии супермаховика заметно превосходит возможности обычных аккумуляторов.

Волокнистая структура ротора делает маховик безопасным - при больших скоростях разрыв цельнометаллического ротора подобен взрыву бомбы, а разрыв стекловолокна просто приведет к разлохмачиванию навивки и автоматическому торможению ротора за счет трения разорванных нитей о корпус.

Если использовать нановолокна, прочность которых во много раз больше, скорость вращения (и количество запасенной энергии) можно значительно увеличить, причем емкость такого аккумулятора растет пропорционально квадрату скорости.

Разумеется, таких высоких скоростей (а это сотни тысяч оборотов в минуту) не выдержит ни один подшипник - отсюда и необходимость использования магнитных подвесов. Ротор вращается, опираясь на магнитное поле и не прикасаясь к опорам.

Вакуумный корпус - необходимость избежать сопротивления воздуха при вращении ротора. Это приводит к практически полному исчезновению "саморазряда" - раскрученный маховик способен вращаться без внешних воздействий годами.

Основной недостаток маховиков - зависимость количества отдаваемой энергии от скорости вращения - нетрудно компенсировать, если использовать электронные схемы коммутации и буферные накопители, например, на основе конденсаторов с высокой емкостью.

Разгон ротора (и накопление энергии) проще всего делать при помощи внешних обмоток, которые будут переключаться с необходимой частотой и поочередно притягивать постоянные магниты, закрепленные на оси маховика. Систему разгона и торможения (при отдаче энергии) логично объединить с автоматикой удержания ротора в "невесомости" - на магнитном подвесе.

Потери энергии в такой конструкции минимальны, и зависят только от КПД схем коммутации и потерях в обмотке.

Из-за высокого КПД и отсутствия саморазряда, аккумулятор на основе супермаховика может накапливать даже небольшие порции энергии (например, от солнечных батарей в облачный день) и способен работать в широком диапазоне входных токов. Соответственно, и отдавать энергию супераккумулятор сможет в как обычном режиме, так и в форсированном (например, когда надо быстро нагреть сотню литров воды).

Увеличить емкость устройства легко: достаточно установить несколько супераккумуляторов параллельно или увеличить размеры ротора. При небольших скоростях вращения ротор может иметь диаметр в несколько метров (или даже десятков метров).

Такой агрегат легко обеспечит энергией многоэтажный дом или небольшой коттеджный поселок.

Использование супераккумулятора на транспорте потребует карданного подвеса (из-за гироскопического эффекта). Сменный блок с заранее разогнанным до высокой скорости супермаховиком из алмазоподобных нановолокон обеспечит энергией автомобиль на сотни километров пробега. Вместо автозаправочных станций (и даже зарядных - для электромобилей) появятся станции быстрой замены супермаховиков.

И, конечно, весьма пригодится надежный и емкий источник энергии в авиации - как беспилотной, так и любительской пилотажной.

Более того, супераккумулятор открывает дорогу к разработке "антигравитационного" транспорта. Недалек тот день, когда флаеры, использующие эффект выталкивания сверхпроводника из магнитного поля Земли перестанут быть фантастикой.

Появление доступных высокоскоростных каналов связи может привести к изменению характера трудовой деятельности.

Уже сейчас часть работ выполняется удаленно - фрилансеры, интернет-консультанты, web-дизайнеры и программисты предпочитают работать не выходя из собственного дома.

Развитие робототехники приведет к тому, что рабочие самых обычных профессий - станочники, крановщики, операторы технологических установок и даже водители транспорта смогут работать дистанционно.

Конечно же, это потребует новой системы учета труда и рабочего времени, создание систем безопасности и резервирования линий связи - но выигрыш очевиден.

Исчезнут извечные транспортные проблемы: миллионам рабочим не нужно будет ехать утром на завод, а вечером возвращаться домой.

Сократятся расходы на охрану труда и отопление производственных площадей, станки-автоматы, управляемые дистанционно, можно расположить гораздо рациональнее и уменьшить размеры цехов.

Дистанционный оператор не подвергается опасности при работе в горячих цехах или вредных условиях производства, заметно снижаются расходы на оплату труда и страховку.

Нетрудно организовать круглосуточную работу завода - если рабочие разных смен будут располагаться в различных часовых поясах, не потребуется оплата ночных смен и сверхурочных часов.

Такое решение приведет к снижению числа городских жителей - работать в собственном доме и жить на берегу реки намного приятней, чем в бетонной коробке мегаполиса. Вероятно, появится жилой пояс в местах с лучшими природно-климатическими условиями, и производственный - с привязкой промышленных предприятий к источникам сырья и энергии.

Кроме того, интернациональный характер занятости способствует выравниванию уровня заработной платы в различных странах, развитию банковской сети и появлению единой валюты и общего законодательства.

Очевидно, что часть сотрудников будут продолжать работать "в реале" - обслуживать и ремонтировать механизмы, заниматься строительством и геологоразведкой, управлять самолетами и морскими судами, однако значительную часть работ можно будет выполнять, не выходя из собственного дома.

Это непросто. Потребуется изменение психологии общества, создание новых мест неформального общения сотрудников, отдыха и развлечений, создание множества управляемых роботов, прокладка высокоскоростных сетей связи, но выигрыш - очевиден.